CC BY
146
УДК 622.647.21.058.1-8
Е.Н. Ушаков, А.П. Кострыкин, К.В. Шайдулин, П.Е. Мерзляков (старшие научные сотрудники ОАО «НЦ ВостНИИ»)
Методика проведения лабораторных испытаний резиновой футеровки приводных барабанов ленточных конвейеров
Описываются методы испытаний резиновой футеровки, предназначенной для повышения сцепных свойств приводных барабанов ленточных конвейеров, эксплуатирующихся в условиях угольных предприятий, в том числе опасных по газу и пыли, а также сформулированы требования к ней.
Ключевые слова: ФУТЕРОВКА, РАЗРЫВНАЯ МАШИНА, ТРЕБОВАНИЯ, МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
На угольных шахтах для транспортировки горной массы все более часто применяются ленточные конвейеры. За время эксплуатации ленточных конвейеров в шахтах тяговая способность приводных станций возросла в несколько раз. Обычный приводной барабан без футеровки не может эффективно передавать мощность приводного двигателя конвейерной ленте. В результате этого появилась необходимость использовать на приводных барабанах различного рода футеровку, тем более что в соответствии с п.5.2.18 ГОСТ Р 51984-2002 [1] приводные и взаимодействующие с рабочей стороной ленты неприводные барабаны диаметром 500 мм и более должны быть оснащены эластомерной рифленой футеровкой.
Футеровка различается как по материалу, из которого она изготовлена (дерево, резина, комбинация резины и полимера, полимер, керамика), так и по специфическим свойствам (трудно-воспламеняемость, стойкость к химическому воздействию и др.).
Наибольшее распространение на угольных шахтах получила резиновая футеровка, представляющая собой пластину из трудносгораемой резины, закрепленную на барабане или вулканизированную на устанавливаемых на обечайку барабана металлических пластинах. Такая футеровка обладает хорошими эксплуатационными качествами, имеет достаточно высокий коэффициент сцепления, не вызывает интенсивного износа контактирующей с ней обкладки конвейерной ленты.
На сегодняшний день в России не существует единого нормативного документа, определяющего параметры безопасности резиновой футеровки барабанов ленточных конвейеров.
Ниже приведен список требований, которые необходимо предъявлять к резиновой футеровке барабанов ленточных конвейеров для выявления возможности ее эксплуатации в условиях угольных предприятий, в том числе опасных по газу и пыли:
1 Температура самовоспламенения должна быть не менее 5000С. Величина температуры самовоспламенения взята на основании многолетних исследований по выявлению зависимости температуры самовоспламенения от группы горючести материала. В итоге было установлено, что величина температуры не менее 5000С характеризует материал как трудногорючий.
2 Величина твердости по Шору А должна находиться в пределах от 50 до 75 единиц. Этот диапазон взят на основании многочисленных стендовых испытаний резины футеровок.
3 По группе горючести материал футеровки в соответствии с ПБ 05-618-03 (п.582 «е») [2] должен характеризоваться как трудногорючий.
4 Поверхностное электрическое сопротивление материала футеровки не должно превышать 3-108 Ом в соответствии с ОСТ 153-13.2-001-97 (п.4.19) [3].
5 Кислородный индекс материала футеровки должен быть не менее 30% в соответствии с ОСТ 153-13.2-001-97 (п.4.18) [3].
6 Потеря объема при истирании во время скольжения по возобновляемой поверхности материала резиновой футеровки должна быть не более 250 мм3 в соответствии с ОСТ 153-13.2-00197 (п.4.16) [3].
7 По показателю токсичности продуктов горения в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.20) [4] материал футеровки должен относиться к умеренно опасным или малоопасным.
8 Теоретические и экспериментальные исследования взаимодействия конвейерной ленты с эластичной футеровкой показывают, что процесс передачи тяговой силы приводным барабаном с такими футеровками имеет некоторые существенные отличия от распространенного представления о передаче тягового усилия барабаном с жесткой обечайкой, базирующегося на известной формуле Эйлера. Величина тягового усилия, передаваемого на дуге покоя, зависит от ряда факторов, основным из которых является соотношение жесткости ленты на растяжение и жесткости футеровки на сдвиг.
Минимальное значение жесткости футеровки на сдвиг ограничивается усталостным износом материала футеровки при многократных ее нагружениях, который, как показывают исследования, особенно интенсивно проявляется при сдвигах, превышающих 10% толщины футеровки. Таким образом, минимально допустимое значение модуля сдвига материала футеровки должно удовлетворять условию:
О > Ттах/0,1 кг/см2 , (1)
где ттах - максимальное удельное значение сил трения в контакте между лентой и резиной.
9 Величина прочности связи материала футеровки с металлической основой должна быть не менее 15 Н/мм. Эта величина установлена из опыта проведения стендовых испытаний.
Исходя из предъявленных требований, определены методики испытаний резиновой футеровки по каждому параметру.
1 Методика проведения испытаний материала резиновой футеровки для определения температуры самовоспламенения
Определение температуры самовоспламенения резиновой футеровки проводится по методике, изложенной в РД 03-423-01 [5].
Нагревают рабочую камеру до температуры 500°С.
После установки в рабочей камере стационарного температурного режима, определяемого по постоянству показаний двух термоэлектрических преобразователей, помещают образец в контейнер и опускают внутрь камеры. Наблюдают за образцом с помощью зеркала.
Если при заданной температуре испытания наблюдается самовоспламенение образца, то температуру понижают с шагом 50°С, в противном случае температуру рабочей камеры повышают с шагом 50°С.
Методом последовательных приближений определяют минимальную температуру рабочей камеры, при которой образец самовоспламеняется (в зеркале наблюдается появление пламени).
2 Методика проведения лабораторных испытаний резиновой футеровки для определения твердости по Шору А
Определение твердости по Шору А резиновой футеровки проводится по методике, изложенной в ГОСТ 263-75 [6].
Сущность метода заключается в измерении сопротивления резины погружению в нее ин-дентора.
Испытуемый образец помещают на гладкую горизонтальную поверхность. Твердомер устанавливают на образец без толчков и ударов в перпендикулярном положении так, чтобы опорная поверхность площадки соприкасалась с образцом. Твердомер устанавливают в специальное приспособление, позволяющее создавать прижимное усилие от 10,0 до 12,5 Н, или на него монтируют центрированный по оси индентора груз массой от 1,00 до 1,25 кг. Допускается твердомер нагружать вручную [6].
3 Методика проведения лабораторного испытания резиновой футеровки на определение группы горючести
Определение группы горючести резиновой футеровки проводится по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89 [4].
Сущность экспериментального метода определения группы горючести заключается в создании температурных условий, способствующих горению, и оценке поведения исследуемых веществ и материалов в этих условиях [4].
4 Методика проведения испытания резиновой футеровки на поверхностное электрическое сопротивление
Определение поверхностного электрического сопротивления резиновой футеровки проводится по методике, изложенной в ОСТ 12.24.294-86 [7].
Сущность метода по определению электростатической искробезопасности заключается в расположении специальных электродов на поверхности испытуемого материала. К электродам присоединяют прибор для измерения сопротивления и фиксируют его в течение 2-3 мин. Внешний
электрод заземляют или соединяют с клеммой низкого напряжения на зажимах измерительного прибора, а внутренний с клеммой высокого напряжения. Испытания проводятся на одном из напряжений в диапазоне от 60 до 500 В [3].
5 Методика проведения лабораторного испытания резиновой футеровки на определение кислородного индекса
Определение кислородного индекса резиновой футеровки проводится по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89 [4].
Сущность метода определения кислородного индекса заключается в нахождении минимальной концентрации кислорода в потоке кислородно-азотной смеси, при которой наблюдается самостоятельное горение вертикально расположенного образца, зажигаемого сверху [4].
6 Методика проведения лабораторного испытания резиновой футеровки для определения сопротивления истиранию при скольжении по возобновляемой поверхности
Определение сопротивления истиранию при скольжении по возобновляемой поверхности резиновой футеровки проводится по методике, изложенной в ГОСТ 23509-79 [8].
Сущность методов заключается в истирании образца, прижатого к абразивной поверхности вращающегося барабана, при этом образец перемещается параллельно оси барабана и вращается вокруг своей оси [8].
7 Методика проведения испытания материала резиновой футеровки на определение класса токсичности
Определение класса токсичности проводится по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89
[4].
Сущность метода определения показателя токсичности заключается в сжигании исследуемого материала в камере сгорания при заданной плотности теплового потока и выявлении зависимости летального эффекта газообразных продуктов горения от массы материала, отнесенной к единице объема экспозиционной камеры [4].
8 Методика проведения испытания материала резиновой футеровки на определение модуля сдвига
Определение модуля сдвига проводится по методике, изложенной в ГОСТ 28810-90 [9].
Сущность метода заключается в измерении силы, необходимой для определения диапазона смещения при сдвиге агрегата стандартных размеров, содержащего четыре симметрично расположенных резиновых параллелепипеда, связанных с четырьмя параллельными плитами; силы параллельны поверхностям крепления и, как правило, не являются разрушающими, т.е. максимальные значения существенно ниже прочности связи [9].
9 Методика проведения лабораторного испытания резиновой футеровки для определения прочности связи резины с металлом при отслаивании
Определение прочности связи резины футеровки с металлом при отслаивании проводится по методике, изложенной в ГОСТ 411-77 [10].
Сущность метода заключается в измерении силы, вызывающей отслаивание резиновой полоски от металлической пластины [10].
Заключение
На сегодняшний день в России не существует единого нормативного документа, устанавливающего методы испытаний и технические требования к резиновой футеровке приводных барабанов ленточных конвейеров, эксплуатирующихся в условиях опасных производственных объектов.
Требования к резиновой футеровке, разработанные в НЦ ВостНИИ на основе опытных испытаний и результатов анализа, считаются достаточными для подтверждения безопасной ее эксплуатации на опасном производственном объекте.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 ГОСТ Р 51984-2002. Конвейеры шахтные ленточные. Общие технические условия.
2 ПБ 05-618-03. Правила безопасности в угольных шахтах.
3 ОСТ 153-13.2-001-97. Ленты конвейерные шахтные трудносгораемые резинотканевые. Общие технические требования.
4 ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
5 РД 03-423-01. Нормы безопасности на конвейерные ленты для опасных производственных объектов и методы испытаний.
6 ГОСТ 263-75. Резина. Метод определения твердости по Шору А.
7 ОСТ 12.24.294-86. Оборудование горно-шахтное. Изделия неметаллические. Электростатическая искробезопасность. Общие технические требования и методы испытаний.
8 ГОСТ 23509-79. Резина. Метод определения сопротивления истиранию при скольжении по возобновляемой поверхности.
9 ГОСТ 28810-90. Резина. Определение модуля сдвига. Метод сдвига четырехэлементного образца.
10 ГОСТ 411-77 Резина и клей. Методы определения прочности связи с металлом при отслаивании.
METHODS OF BELT CONVEYOR DRIVE DRUM RUBBER LINING LABORATORY TESTS CONDUCTING
Ye.N.Ushakov, A.P.Kostrykin, K.V.
Shaidulin, P.Ye.Merzliakov
Here they describe test methods of rubber lining which is intended to increase adhesion properties of belt conveyor drive drums, which are used in conditions of underground coal mines, dangerous for gas and dust among them. Demands to rubber lining are also described.
Key words: LINING, TENSILE-TESTING MACHINE, DEMANDS, TEST METHODS
Ушаков Егор Николаевич E-mail: vostnii ushakov@inbox.ru Кострыкин Антон Павлович E-mail: vostnii anton@inbox.ru Шайдулин Константин Владимирович E-mail: vostnii SHKV@mail.ru Мерзляков Павел Евгеньевич E-mail: vostnii MPE@inbox.ru
